本实用新型专利技术涉及一种矿用本质安全型薄膜压力传感器，包括一个内装电连接器的外壳和一个上部插装入外壳内的压力接口座，压力接口座上端焊有薄膜压力敏感芯体，在压力接口座底部设有连接至薄膜压力敏感芯体内腔的油孔，薄膜压力敏感芯体的表面采用离子磁控溅射方法制作有应变电阻，在外壳内设置有信号调理电路板和信号转接电路板，其中信号转接电路板的输入信号端通过硅铝丝与薄膜压力敏感芯体表面的应变电阻连接，信号转接电路板的输出信号端与信号调理电路板的输入信号端连接，信号调理电路板的输出信号通过导线连接至电连接器。本实用新型专利技术产品具有测量精度高、温度特性好、抗震动冲击、抗电磁干扰以及频响特性优异的优点。
【技术实现步骤摘要】
本
技术实现思路
属于电子感测衡器
，涉及一种矿用本质安全型薄膜压力传感器，产品主要用于煤矿井下作业对测量精度要求较高的煤机压力设备以及矿山和井下压力伺服系统。
技术介绍
压力传感器是将被测量的物理压力信号转换成便于测试的电信号并以一定电压或者电流形式输出的装置，矿用压力传感器主要用于矿山或者矿井设备压力伺服机构的压力测量。传统的矿用压力传感器多为贴片式或压阻式压力传感器，其中贴片式压力传感器受工艺所限制，存在有体积较大、测量误差及蠕变均较大的不足；压阻式压力传感器由于其通常温度特性很不稳定，致使传感器对测量温度的误差较大，而且受工艺限制，压阻式压力传感器的量程也很难做大。此外，现有技术无论是贴片式压力传感器或压阻式压力传感器，都还存在有温度特性不好、抗震动抗冲击能力不强、抗电磁干扰能力较弱等缺陷。鉴于矿用压力测量环境复杂恶劣，而且随着现代技术的发展，矿用测试系统对压力测量的精度和可靠性也提出了更高要求，传统的贴片式和压阻式压力传感器已经无法满足测试要求。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种结构合理、使用方便、测量精度高、温度特性好、抗震动冲击、抗电磁干扰以及频响特性优异的矿用本质安全型薄膜压力传感器。为实现以上专利技术目的而采用的技术解决方案如下所述。一种矿用本质安全型薄膜压力传感器，包括一个内装有电连接器的外壳和一个上部插装入外壳内的压力接口座，压力接口座上端焊有一个带内腔的薄膜压力敏感芯体，在压力接口座底部设有连接至薄膜压力敏感芯体内腔的油孔，薄膜压力敏感芯体的表面采用离子磁控溅射方法制作有应变电阻，在外壳内按上下位设置有一块信号调理电路板和一块信号转接电路板，其中信号转接电路板的输入信号端通过硅铝丝与薄膜压力敏感芯体表面的应变电阻连接，信号转接电路板的输出信号端与信号调理电路板的输入信号端连接，信号调理电路板的输出信号通过导线连接至电连接器。上述矿用本质安全型薄膜压力传感器中，薄膜压力敏感芯体是在不锈钢基底上采用离子磁控溅射技术形成一层金属膜电阻组成的电桥,薄膜压力敏感芯体通过硅铝丝连接到转接板上组成惠斯通电桥。上述矿用本质安全型薄膜压力传感器中，信号调理电路板和信号转接电路板上的电路均为本质安全型电路，两板的爬电距离大于0.7mm，并与外壳绝缘。上述矿用本质安全型薄膜压力传感器中，在外壳中沿内向同轴套装有一个绝缘保护罩和一个电路板支架，信号调理电路板和信号转接电路板通过电路板支架设置在压力接口座上方。上述矿用本质安全型薄膜压力传感器中，绝缘保护罩通过激光焊接在压力接口座上，外壳内腔中灌充有密封胶。上述矿用本质安全型薄膜压力传感器中，压力接口座的机械接口为DN10快插接口，在接口侧部设有O型橡胶密封圈和聚四氟乙烯密封圈。上述矿用本质安全型薄膜压力传感器中，外壳通过激光焊接在压力接口座上，电连接器通过挡板和销轴固定在外壳中。上述矿用本质安全型薄膜压力传感器中，电连接器采用最小电气间隙大于3㎜的SKK24型电连接器。与现有技术相比，本技术的有益效果是：一、本技术所述压力传感器的薄膜压力敏感芯体采用离子磁控溅射工艺制作，输出稳定性、测量精度高(≤0.15％)、耐高温、抗振动冲击能力强、频率响应速率高；二、本技术所述压力传感器使用信号调理电路对薄膜压力敏感芯体进行数字化温度补偿和输出校准，传感器测量精度高，温度特性佳，输出一致性好，便于批量化生产；三、本技术所述压力传感器使用的电子元器件均选用宽温区器件，因此传感器的工作温度范围宽(-45℃～+125℃)；四、本技术压力传感器采用全不锈钢金属外壳设计，所有焊缝采用激光焊接，可以屏蔽大部分电磁干扰信号，传感器内部腔体灌胶处理，接口处使用胶体密封，传感器防水特性好，传感器信号调理电路输入输出部分均设计有滤波电路，所以本技术的抗电磁干扰能力强；五、本技术的外壳采用隔爆设计，传感器信号电路采用本安设计，电连接器使用矿用专用SKK24型电连接器，传感器内部设计有电路板和薄膜芯体保护罩，传感器内部腔体灌胶处理，传感器符合本质安全型国标要求，其本安参数为：输入电压Ui：12.9V，本安电流Ii：65.0mA，输入电容Ci：0.2μF，输入电感Li：0μH。六、本技术的结构设计可靠性强，其关键焊缝采用激光焊接，传感器抗震动冲击能力强、安装方便、抗过载能力强。附图说明图1是本技术一个具体实例的结构示意图。图2是本技术中压力传感器信号调理电路的原理图。附图中各数字标记的名称分别是：1－油孔,2－O型橡胶密封圈，3－聚四氟乙烯密封圈，4－压力接口座，5－电路板支架，6－绝缘保护罩，7－薄膜压力敏感芯体，8－外壳，9－挡板，10－电连接器，11－轴销，12－信号调理电路板，13－信号转接电路板。具体实施方式参见附图，本技术所述的矿用本质安全型薄膜压力传感器由外壳8、压力接口座4、薄膜压力敏感芯体7、信号调理电路板12、信号转接电路板13、绝缘保护罩6、电连接器10等部分组成。压力接口座4的上部插装入外壳8内，压力接口座4的机械接口为DN10快插接口，在接口侧部设有O型橡胶密封圈2和聚四氟乙烯密封圈3，可实现快速安装与拆卸。薄膜压力敏感芯体7焊接固定在压力接口座4上端，该薄膜压力敏感芯体7是在不锈钢基底上采用离子磁控溅射技术形成一层金属膜电阻组成的电桥(应变电阻)，这层金属膜电阻材料成分高度一致、温度特性高度稳定，具有抗震动冲击、温度特性好、测量精度高的特性。在压力接口座4底部设有连接至薄膜压力敏感芯体7内腔的油孔1。信号调理电路板12和信号转接电路板13按上下位设置在外壳8内，其中信号转接电路板13通过直径0.2mm的硅铝丝与薄膜压力敏感芯体7表面的应变电阻连接，信号转接电路板13的输出信号端与信号调理电路板12的输入信号端连接，信号调理电路板12的输出信号通过导线连接至电连接器10。本技术中的信号调理电路板12和信号转接电路板13上的电路均为本质安全型电路，信号调理电路板12和信号转接电路板13的PCB板均按照本安要求设计，最小爬电距离大于0.7mm，并与传感器的外壳8绝缘。实际工作中，信号转接电路板13用于实现薄膜压力敏感芯体7的信号转接、芯体输出零位调整功能，信号调理电路板12上的调理电路用于对薄膜压力敏感芯体7的输出信号进行输出校准和温度补偿(包括传感器温度零点与温度灵敏度补偿)。传感器的外壳8通过激光焊接在压力接口座4上，电连接器10通过挡板9和销轴11固定在外壳8中并灌胶密封，以防止火花产生。电连接器10为矿用SKK24型电连接器，其最小电气间隙大于3mm。外壳8采用快插设计，便于外部电连接器安装。在外壳8中自外至内同轴套装有一个绝缘保护罩6和一个电路板支架5，信号调理电路板12和信号转接电路板13通过电路板支架5设置在压力接口座4上方，绝缘保护罩6通过激光焊接在压力接口座4上，用于保护薄膜压力敏感芯体7和电路板(12和13)。本技术的电路设计原理参见图2。采用离子磁控溅射技术形成的金属膜电阻层组成薄膜压力敏感芯体，使用硅铝丝将薄膜压力敏感芯体的焊盘转接至信号转接电路板组成惠斯通电桥，通过在惠斯通电桥的相邻桥臂串联镍电阻和锰铜电阻对芯体进行零位调整和温度零点初步补本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种矿用本质安全型薄膜压力传感器，其特征在于：包括一个内装有电连接器(10)的外壳(8)和一个上部插装入外壳(8)内的压力接口座(4)，压力接口座(4)上端焊有一个带内腔的薄膜压力敏感芯体(7)，在压力接口座(4)底部设有连接至薄膜压力敏感芯体(7)内腔的油孔(1)，薄膜压力敏感芯体(7)的表面采用离子磁控溅射方法制作有应变电阻，在外壳(8)内按上下位设置有一块信号调理电路板(12)和一块信号转接电路板(13)，其中信号转接电路板(13)的输入信号端通过硅铝丝与薄膜压力敏感芯体(7)表面的应变电阻连接，信号转接电路板(13)的输出信号端与信号调理电路板(12)的输入信号端连接，信号调理电路板(12)的输出信号通过导线连接至电连接器(10)。
【技术特征摘要】
1.一种矿用本质安全型薄膜压力传感器，其特征在于：包括一个内装有电连接器(10)的外壳(8)和一个上部插装入外壳(8)内的压力接口座(4)，压力接口座(4)上端焊有一个带内腔的薄膜压力敏感芯体(7)，在压力接口座(4)底部设有连接至薄膜压力敏感芯体(7)内腔的油孔(1)，薄膜压力敏感芯体(7)的表面采用离子磁控溅射方法制作有应变电阻，在外壳(8)内按上下位设置有一块信号调理电路板(12)和一块信号转接电路板(13)，其中信号转接电路板(13)的输入信号端通过硅铝丝与薄膜压力敏感芯体(7)表面的应变电阻连接，信号转接电路板(13)的输出信号端与信号调理电路板(12)的输入信号端连接，信号调理电路板(12)的输出信号通过导线连接至电连接器(10)。2.根据权利要求1所述的矿用本质安全型薄膜压力传感器，其特征在于：所述的薄膜压力敏感芯体(7)是在不锈钢基底上采用离子磁控溅射技术形成一层金属膜电阻组成的电桥，薄膜压力敏感芯体(7)通过硅铝丝连接到转接板上组成惠斯通电桥。3.根据权利要求1所述的矿用本质安全型薄膜压力传感器，其特征在于：信号调理电路板(12)和信...
【专利技术属性】
技术研发人员：鹿文龙，邢力文，
申请(专利权)人：陕西电器研究所，
类型：新型
国别省市：陕西;61
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